MOS管驅(qū)動電路功率損耗的計算方法

一.前言

當(dāng)我們在設(shè)計任意一個開關(guān)電路的時候，功耗都是一個重要的考量，對于MOS管驅(qū)動電路而言更是如此，在一些大電流的MOS管應(yīng)用電路中，功耗越大，意味著發(fā)熱越多，器件溫升就越高，這對于電路的穩(wěn)定工作而言是個威脅，今天我們就來講一下MOS管驅(qū)動電路功率損耗的計算方法，主要包含三部分，一部分是MOS導(dǎo)通電阻造成的功率損耗（傳導(dǎo)損耗），另外一部分是MOS在ON和OFF時產(chǎn)生的開關(guān)損耗，還有就是驅(qū)動器產(chǎn)生的損耗。

二.功率損耗計算

1.傳導(dǎo)損耗

所有的MOS管導(dǎo)通后都存在導(dǎo)通內(nèi)阻，當(dāng)電流流過之后就會產(chǎn)生功率損耗，一般用RDS(ON)來表示，傳導(dǎo)損耗一般來說和MOS的大小成反比，體積越大，其導(dǎo)通電阻一般能做的更小。傳導(dǎo)損耗的計算如下，簡單來說就是流經(jīng)MOS管的電流與MOS管DS之間的壓降的乘積。

需要注意的一點是RDS(ON)的值會受溫度影響，溫度越高，其值越大，所以我們在評估傳導(dǎo)損耗時，還需要把溫度考慮在內(nèi)；

2.柵極充電損耗

每當(dāng)MOS開通或者關(guān)閉時，其柵源米勒寄生電容就會發(fā)生充放電，所以開關(guān)損耗和開關(guān)頻率以及寄生電容的大小有關(guān)，一般來說寄生電容和MOS大小成正比，體積越大，其寄生電容一般越大，所以雖然傳導(dǎo)損耗低了，但是開關(guān)損耗卻高了。柵極充電損耗的計算等于柵極驅(qū)動電壓乘以柵極驅(qū)動電流，由于柵極驅(qū)動是開關(guān)模式，我們已知了柵極寄生電荷，根據(jù)Q=I*t=I/f，可以反向計算出柵極驅(qū)動的平均電流，從而計算出柵極充電的功率損耗。

3.開關(guān)損耗

由于MOS管開通或者關(guān)斷時，其電壓并不會立馬升高到電源電壓或者降低到0V，存在一定的斜率，因此在這個過程中會存在開關(guān)損耗，其計算方法如下，其中Vin表示輸入電壓，Io表示輸出電流，tr表示MOS管開通時，輸出電壓從0V升高至電源電壓的時間，tf表示MOS管關(guān)斷時，輸出電壓從電源電壓降低至0V的時間，fsw表示開關(guān)的頻率。

三.匯總

今天我們主要講了MOS工作時的損耗計算，有了損耗，再結(jié)合規(guī)格書中MOS管的熱阻，我們就能計算出MOS管的溫升，從而為MOS管選型提供理論計算支持。

審核編輯：湯梓紅